2018-2019学年高中物理静电场复习课件 48张PPT

电荷
电荷守恒定律
库仑定律
电场
电场力的性质
电场能的性质
场强定义式：
点电荷电场场强：
匀强电场的场强：
电势：
电势差：
电场力：
电势能：
形象描述
电场线
等势面
切线方向反映某点场强方向
疏密表示场强的强弱
电场线垂直于等势面
沿场强方向电势降落最快
电场线密集处等势面也密
应用
带电粒子在电场中的
1、平衡；2、直线运动；3、偏转
电场中的导体：静电感应；静电平衡
电容器
场强的叠加原理：
三种起电方式
电 场 力
电场强度
电 势 差
电 势
电 势 能
电场力的功






电场力做功与路径无关
试探电荷在场中某点受的电场力与电荷量的比值跟试探电荷无关
E＝F/q
和重力与重力势能类比
WAB＝EpA－EpB
试探电荷在电场中某点的电势能与电荷量的比值跟试探电荷无关
φ＝Ep /q

电场中两点电势之差叫电势差
UAB＝φA－φB
E数值等于沿匀强电场场强方向单位距离的电势差
U＝Ed
一、电荷及库仑定律
起电的三种方式
摩擦起电
感应起电
接触起电

规律：近、远端带上等量的异种电荷.
(近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷)
结果：
两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
规律：相同金属球平分总电量；
不同金属球比例分配

电荷的转移
电荷守恒定律
电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
或：一个与外界没有电荷交换的系统，
电荷的代数和保持不变。
起电的三种方式的原因：电荷的转移
一、电荷及库仑定律
元电荷
是指最小的电量e=1.60×10－19C。
点电荷
是指不考虑形状和大小的带电体。
检验电荷
场源电荷
一、电荷及库仑定律
内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.
电荷守恒定律

方向：
计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入
在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
库仑定律
k=9×109N·m2/C2，称为静电力常量。
一、电荷及库仑定律



A
B
4q
-q
d




练习1：如图所示，带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上,相距为d。若杆上套一带电小环C，带电体A、B和C均可视为点电荷.
求小环C的平衡位置?



一、电荷及库仑定律
解：



A
B
4q
-q
d




（1）设C在AB连线的延长线上距离B为l处达到平衡，带电量为Q，
C

l




由平衡条件
解得
所以平衡位置在AB连线的延长线上距离B为d处



一、电荷及库仑定律
练习2：光滑绝缘的水平面上固定着三个带电小球A、B、C,它们的质量均为m,间距均为r,A、B带等量正电荷q.现对C球施一水平力F的同时,将三个小球都放开,如图所示,欲使得三个小球在运动过程中保持间距r不变,求:?
(1)C球的电性和电荷量.?
(2)力F及小球的加速度a.?
一、电荷及库仑定律
解析 设取A、B、C系统为研究对象,由牛顿第二定律有:F=3ma.以A为研究对象,画出其受力图如右图所示,A球受到B球的库仑斥力F1和C球的库仑力F2后,要产生水平向右的加速度,故F2必为引力,所以C球带负电荷.又由库仑定律得
答案 (1)负电 2q (3)
一、电荷及库仑定律
适用范围 电荷的意义


定义式，适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷，E与q无关
Q是场源电荷，E与Q成正比
1、 ，
和
的区别：

仅对匀强电场适用
d为沿电场线方向的距离
二、电场的描述
【例1】图中边长为a的正三角形ABC的三个顶点分别固定三个点电荷+q、+q、-q，求该三角形中心O点处的场强大小和方向。






A
B
C
O





EB
EA
EC


二、电场的描述
1.场强的叠加问题
求场强的叠加问题的方法：
1.补偿法
2.对称法
3.极限法
4.微元法
见小专题（一）
1.场强的叠加问题
二、电场的描述
判断场强的大小与方向
判断电荷在电场的受力方向
判断电势的高低
判断在电场中移动电荷做功的正负
判断电荷电势能的大小
解释静电感应现象
二、电场的描述
2.电场线的性质及作用
电场线的性质
二、电场的描述
【例2】 如图5所示,点电荷的静电场中电场线用实线表示,但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹.a、b是轨迹上的两点.若带电粒子在运动中只受到电场力的作用,根据此图可作出正确判断的是 ( )?
A.带电粒子所带电荷的性质
B.a、b两点电场强度方向
C.带电粒子a、b两点处的受力方向
D.带电粒子在a、b两点的速度何
处较大?
图5
CD
二、电场的描述
练习1 一负电荷从电场中A点由静
止释放,只受电场力作用,沿电场线运
动到B点,它运动的速度—时间图象如
图6所示.则A、B两点所在区域的电场
线分布情况可能是下图中的 ( )
图6
C
二、电场的描述
练习2. 某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（ ）
A. c点场强大于b点场强
B. a点电势高于b点电势
C. 若将一试电荷+q由a点释放，它将沿电场线运动到b点
D. 若在d点再固定一点电荷-Q，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，电势能减小
a
b
c
d






















BD
解见下页
二、电场的描述
A. 根据电场线疏密表示电场强度大小，c点场强小于b点场强，A错误；
解：
B. 根据沿电场线方向电势降低（最快），a点电势高于b点电势，B正确；
C. 若将一试电荷+q由a点释放，因受力方向沿电场方向（电场线切线），它不能沿电场线运动到b点，C错误；
D. 若在d点再固定一点电荷-Q，叠加后电势仍然a高于b，将一试探电荷+q由a移至b的过程中，因电势降低，所以电势能减小，D正确；
二、电场的描述
如何比较电场中任两点的场强大小和方向呢？
判断电场强度大小的几种方法：
方法一: 公式E=F／q决定；F-q图像斜率
方法二: 在点电荷电场中，E=kQ／r2；
方法三:在匀强电场中，场强处处相等；
方法四:电场线密（疏）处强大（小）。
二、电场的描述
判断电场强度方向的几种方法：
方法一:根据规定，正电荷所受电场力的方向即是该点的场强方向；
方法二:电场线上每一点的切线方向即是该点的场强方向；
方法三:电势降低最快的方向就是场强的方向。
例 3. 两带电量分别为q和－q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图（ ）
A






O
q
-q
L
E
x
A






O
q
-q
L
E
x
B
L






O
q
-q
E
x
C






O
q
-q
L
E
x
D

类型三 电场强度的考察





























































































































































3、电势、电势差、电势能、电场力的功
1.如何比较电场中任两点电势的高低呢？
方法一: 根据电场线方向判断，沿着电场线方向，电势越来越低；
方法二: 根据电势的定义式ψ= ε/q，各物理量都带正负，正值比零大，零比负值大。
方法三: 根据场强方向判断，场强方向即为电势降低最快的方向.
方法四: 根据电势差判断，若UAB＞0，则ψA＞ψB
2.等势面
甲 等量异号点电荷的电场
乙 等量同号点电荷的电场
丙 正点电荷的电场
丁 孤立带电体的电场
图1-4-9电场线与等势面分布
等势面的性质：
①．在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，电场力不做功
②．电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③．等势面越密，电场强度越大
④．等势面不相交，不相切
练习. 如图所示，虚线a、b、c是电场中的三个等势面，相邻等势面间的电势差相同，实线为一个带正电的质点仅在电场力作用下，通过该区域的运动轨迹，P、Q是轨迹上的两点。下列说法中正确的是（　　）
A.三个等势面中，等势面a的电势最高
B.带电质点一定是从P点向Q点运动
C.带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时小
D.带电质点通过P点时的动能比通过Q点时小




a
b
c
P
Q


Ｄ
练习2．假设空间某一静电场的x轴方向电势φ随x轴变化情况如图9所示，根据图中信息可以确定下列说法中正确的是（ ）
A．空间各点场强的方向均与x轴垂直
B．电荷沿x轴从0移到x1的过程中，一定不受电场力的作用
C．正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中，电场力做正功，电势能减小
D．负电荷沿x轴从x4移
到x5的过程中，电场力
做负功，电势能增加














图9
φ
0
x
x1
x3
x4
x5
x2
D
解见下页


空间各点场强的方向均与等势面垂直，沿x轴各点电势不等，x轴不是等势面，A错；
解：
由电场力做功W=q(φ2-φ1)，电荷沿x轴从0移到x1的过程中，W=0，可能电场力方向与x轴垂直，B错；
正电荷沿x轴从x2移到x3的过程中, 电场力做负功,电势能增加，C错；只有选项D正确。














φ
0
x
x1
x3
x4
x5
x2


练习3.空间有一沿x轴对称分布的电场,其电场强度E随x变化的图象如图所示.下列
说法中正确的是（ ）
（A）O点的电势最低
（B）x2点的电势最高
（C）x1和 -x1两点的电势相等
（D）x1和x3两点的电势相等
可画出电场线如下：沿电场线电势降落最快,所以O点电势最高，选项A、B错误；
解：
A




O
x
E
x1
x3
x2
-x1

















根据U=Ed，电场强度是变量,可用E-x图像面积表示电势，所以x1和-x1两点的电势相等，C正确;
x1和x3两点电场强度大小相等，电势不相等，
C
D错误。
方法一: 根据电场力做功的正负判断，若电场力对移动电荷做正（负）功，则电势能减少（增加）；
方法二: 根据公式 Ep=qφ ；WAB＝qUAB计算。

如何比较电荷电势能的大小呢？
[题5]是非题（并简要说明理由。）
（A）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。
（B）检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。
（C）把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。

（D）若电场中A、B两点间的电势差为零，则同一点电荷在A、B两点所具有的电势能必定相同。
（E）将一电荷匀速地从电场中的一点移至另一点，外力所做的功等于该电荷电势能的变化量。
（F）电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小，而电荷的动能不一定减小。












4、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ）
粒子从K到L的过程中，电场力做负功
粒子从L到M的过程中，电场力做负功
粒子从K到L的过程中，电势能增加
粒子从L到N的过程中，
动能减少
AC




K
N
M
L
a
b
c
三、电场中的导体 电容器
1如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ 　 ）
A、B端的感应电荷越来越多
B、导体内部场强越来越大
C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强
D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等

M
B
A
N
P



AC
8．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小＿＿＿＿ 方向＿＿＿＿。
12KQ/L2
A B

12、如图所示，平行板电容器A、B间有一带电油滴P正好静止在极板正中间，现将两极板间稍错开一些，其它条件不变。则（ ）
A．油滴将向上加速，电流计中电流由b流向a
B．油滴将向下加速，电流计中电流由a流向b
C．油滴将静止不动，电流计中电流由b流向a
D．极板带电量减少，两板间电势差和场强不变



D
练习. 如图所示，在平行板电容器正中有一个带电微粒。K闭合时，该微粒恰好能保持静止。在①保持K闭合；②充电后将K断开；两种情况下，各用什么方法能使该带电微粒向上运动打到上极板？
A.上移上极板M B.上移下极板N
C.左移上极板M D.把下极板N接地



















K

M
N
答案：①选B，②选C。
（北京卷）18．用控制变量法，可以研究影响平行板电容器的因素（如图）。设两极板正对面积为Ｓ，极板间的距离为ｄ，静电计指针偏角为θ。实验中，极板所带电荷量不变，若
A、保持S不变，增大d， θ则变大
B、保持S不变，增大d， θ则变小
C、保持d不变，增大S ， θ则变小
D、保持d不变，增大S， θ则不变
【答案】A
四、带电粒子在电场中的运动
1、水平放置的平行板电容器，两板相距5mm，电容为2μF，当将其充电到两板电压为100V时，一个质量为10-10g的带电尘埃正好在板间静止。则尘埃的电荷量为
C。

mg

F
练习2．如图所示，足够长的两平行金属板正对着竖直放置，它们通过导线与电源E、定值电阻R、开关S相连。闭合开关后，一个带电的液滴从两板上端的中点处无初速度释放，最终液滴落在某一金属板上。下列说法中正确的是（ ）
A．液滴在两板间运动的轨迹是一条抛物线
B．电源电动势越大，液滴在板间
运动的加速度越大
C．电源电动势越大，液滴在板间
运动的时间越短
D．定值电阻的阻值越大，液滴在
板间运动的时间越长







R




S
E



BC
解见下页


液滴受到重力和电场力的作用，其轨迹不是抛物线，A错；
解：
电源电动势越大，则板间场强越大，液滴受到的电场力越大，加速度越大，运动时间越短，BC对；
定值电阻的阻值大小不影响液滴的运动，D错．


2、如图，电子在电势差为U1的加速电场中由静止开始加速，然后射入电势差为U2的两块平行极板间的电场中，入射方向跟极板平行。整个装置处在真空中，重力可忽略。在满足电子能射出平行板区的条件下，下述四种情况中，一定能使电子的偏转角θ变大的是 （ ）
A、U1变大、U2变大 B、U1变小、U2变大
C、U1变大、U2变小 D、U1变小、U2变小
B
析与解
对加速过程由动能定理：
对偏转过程由偏转角正切公式：
与粒子的电量q、质量m无关
3、如图所示，二价氦离子和质子的混合体，经同一加速电场加速后，垂直射入同一偏转电场中，偏转后，打在同一荧光屏上，则它们（ ）
A、侧移相同
B、偏转角相同
C、到达屏上同一点
D、到达屏上不同点
与粒子的电量q、质量m无关
ABC
20、试证明：带电粒子垂直进入偏转电场，离开电场时就好象是从初速度所在直线的中点沿直线离开电场的。

θ

x
4、如图所示，有一电子(电量为e、质量为m)经电压U0加速后，沿平行金属板A、B中心线进入两板，A、B板间距为d、长度为L， A、B板间电压为U，屏CD足够大，距离A、B板右边缘2L，AB板的中心线过屏CD的中心且与屏CD垂直。试求电子束打在屏上的位置到屏中心间的距离。
析与解
电子离开电场，就好象从中点沿直线离开的：

θ


对加速过程由动能定理：